Rotateur de champ DIY

m0k2001 · 3 juin

Bonjour à tous

Je lis depuis quelques années beaucoup de messages postés sur ce forum et j’ai – dès le début – été impressionné par la bienveillance et la qualité des échanges.

Vos retours d’expérience m’ont beaucoup apporté et ça m’a permis - entre autres – d’améliorer mon setup.
J’ai, de mon côté, travaillé depuis plusieurs mois sur le projet d’un rotateur de champ DIY - car je trouvais le prix des modèles du marché particulièrement élevé - en m’inspirant de cet excellent travail :

https://www.scopefocus.info/home/rotator
https://www.thingiverse.com/thing:5253710
https://www.thingiverse.com/thing:5243794

C’est donc l’occasion de prendre à mon tour la parole pour en partager les résultats, si certains peuvent ou pourraient être intéressés.

Le projet initial est déjà très complet mais à l’usage j’ai tout de même rencontré quelques soucis, m’ayant amené à y apporter mes idées d’améliorations.

- Au niveau mécanique, la zone de fixation n’était pas très pratique pour le serrage (pas de blocage de l’écrou) et souffrait d’une faiblesse (particulièrement avec du PLA que j’ai utilisé au début - erreur) sur la zone de serrage, dont j’ai pâti une nuit où je ne pouvais plus faire un pointage correct (collier cassé et desserré, donc rotation partielle et erratique). J’ai redessiné des épaulements plus épais pour la renforcer.

- Je n’étais pas fan du design du boitier contenant le PCB, que je trouve très épais et assez loin de l’axe de fixation. Donc modification du design 3D, couplé à une carte PCB à faire fabriquer pour compacter tout ça. Ca peut tenir derrière une roue à filtres avec un encombrement minimisé désormais.

- Possibilité de remplacement du NEMA de 42/44mm de hauteur par un modèle pancake, ce qui présente l’inconvénient d’avoir moins de couple, notamment de maintien, mais compensé en partie par le point suivant.

- Utilisation d’une poulie à 16 dents et non 20, donc meilleur couple (+20%).

- La roue dentée à imprimer comportait un nombre de dents qui ne permettait pas d’avoir un nombre entier de steps par degré (dans les paramètres ASCOM). On peut évidemment arrondir… mais c’est mathématiquement très frustrant. J’ai opté pour une nouvelle roue, plus grande (donc meilleur couple ; encore +20% ! et possibilité d’adapter des bagues plus grandes), toujours compatible avec une courroie GT2 de 6mm de large, de 144 dents, ce qui donne pour des microsteps de 1/16^e et une poulie de 16 dents : 80 steps /degré de rotation de la caméra, ou 64 steps /degré pour une poulie de 20 dents.

- Plusieurs modifications dans le code Arduino : plutôt que de souder les broches MS1, MS2, MS3 du driver A4988 sur la masse ou le 5V, leur état est désormais paramétrable dans le sketch si on voulait modifier la taille des steps.

- Modification des vitesses de rotation et accélération du moteur

- Un des gros points négatifs du projet initial – et ce n’est pas une critique car je redis ici toute mon admiration pour ce travail et ma gratitude envers ceux qui partagent les fruits de leur inventivité, qui plus est gratuitement – il n’y a pas de possibilité logicielle d’inverser le sens de rotation (ni dans NINA, ni dans les paramètres ASCOM), ce qui fait que si le moteur tourne dans le mauvais sens, il faut modifier le sketch, le recompiler et le télécharger sur l’Arduino Nano. Bon, je suis d’accord, ça n’arrive qu’une fois quand on paramètre le dispositif, mais tout le monde n’est pas forcément à l’aise avec ça.
Donc, j’ai ajouté sur le PCB un petit switch mécanique, qui permet d’inverser le sens de rotation manuellement, à la demande. A noter que l’état du switch n’est lu qu’à l’allumage de l’Arduino. Donc pour changer de sens : tout débrancher (ce qui est une bonne méthode quand on intervient sur le PCB pour ne pas risquer de cramer le driver), ouvrir le boitier PCB, inverser le switch, refermer et rebrancher. Le design des prises DC et USB interdit de toute façon la manipulation du switch sans débrancher les câbles.
Le switch est optionnel car même sans, le sketch va fonctionner. Dans le sens qui est défini dans le code, évidemment.

- J’ai aussi pas mal galéré avec la tension logique appliquée au driver. En fonction des cartes Arduino, les tensions VIN et 5V peuvent différer pas mal et si on se trompe de broche comme moi, ça peut merder complet, et faire péter les plombs le temps d’une soirée à comprendre le souci...
- Rajout d’un convertisseur de tension (prendre 9V, car VIN doit être entre 7V et 12V, et que 12V risque de détériorer certaines cartes noname, apparemment), plaqué sous la carte Arduino. Optionnel… sans convertisseur la carte est alimentée en USB, ce qui est probablement suffisant, mais une alimentation stable indépendante permet – je pense – un gain de fiabilité.

- Le design initial est pour des bagues M42, ce qui va bien jusqu’au format APS-C, encore que c’est peut-être un peu juste, surtout si le dispositif est placé en avant sur le chemin optique. J’ai donc refait un design 3D pour 2 variantes en M48 et M54. Le M54, indispensable pour le full frame – mais les bagues sont plus chères. Le M48 n’est pas très différent du M42 en termes de prix.

J'ai utilisé pendant plusieurs mois la version avec un pancake en arrière de la roue à filtres qui était donc fixe et je n’utilise pas d’OAG. Le tirage entre la RAF et ma caméra n’était pas excessif avec le rotateur, donc pas de souci de vignettage. Mais pour un setup différent, si la caméra doit être directement connectée à la roue à filtres, celle-ci doit tourner avec, et l’OAG aussi, si présent. Dans ce cas, le moteur pancake sera très certainement trop faible pour tout déplacer.
Possibilité 1 : choisir un NEMA 17 de 42mm ou plus, le couple sera au moins 3 fois plus important. Plus lourd et encombrant aussi.
Possibilité 2 : opter pour un moteur avec système planétaire (Galileo 2, emprunté au monde de l’impression 3D), qui donne un couple multiplié par 9, sauf que le système impose un bore de 8mm et donc limite la poulie à 20 dents minimum (au lieu de 16). Le couple nominal du moteur est aussi plus faible (10 N.cm au lieu de 16 pour le pancake). On a quand même - au final - un couple 4 fois et demi plus élevé qu’avec le pancake (10N.cm*9*16 dents / (20 dents*16N.cm)=4,5), pour un encombrement à peine plus important. Mais plus cher. Nombre de steps par degré : 576.
Possibilité 3 : un moteur avec réducteur intégré. Il existe des démultiplications très variées, mais au prix d’une augmentation du poids et de l’encombrement du moteur assez conséquents.

On pourrait aussi dessiner des roues dentées de plus de 144 dents, mais pour doubler le couple, il faudrait multiplier le diamètre par deux aussi…

Edit : pour confirmer ma préférence pour la possibilité n°2, j’ai mis en place un rotateur avec ce moteur en amont de ma roue à filtres. Tout tourne sans difficulté… C’est pour moi et pour mes besoins le meilleur compromis encombrement / précision / couple. Et j'ai pris une bague M54 car ça limite l'utilisation de bagues de conversion.

Donc voilà, je mets à disposition l’ensemble de tous ces éléments (fichiers STL, sketch Arduino, Gerber du PCB) pour qui pourrait être intéressé.

Le BOM :

- 1 moteur pas à pas NEMA au choix parmi :

o NEMA 17 pancake 12€

o NEMA 17 42 ou 44mm 10€

o Stepper rond de 36mm avec système à planétaires 36€

- 1 bague M42 ou M48 ou M54 de 20mm et des bagues d’adaptation en fonction votre setup

- 2 inserts laiton M2.5 + 2 vis M2.5 BHCS de 10mm environ

- 3 inserts laiton M2 + 3 vis M2 de 6mm

- 1 poulie GT2 de 16 ou 20 dents – bore à adapter en fonction du moteur

- 1 courroie GT2 de 348/350mm

- 1 carte PCB à imprimer ou faire imprimer 2-5€

- 1 carte Arduino Nano (mini USB ou USB-C – j’ai testé les 2 et la connexion USB-C est mécaniquement meilleure). Les clones chinois marchent très bien. 4€ maxi

- 1 stepper Driver A4988 moins de 2€

- 1 condensateur électrolytique de 100uF minimum (16V ou 25V)

- 1 prise JST XH femelle droite pour PCB

- 1 prise DC 5,5/2,1 pour PCB

- 4 vis M3 + rondelles pour fixer le moteur

- 1 vis M3x16mm ou 18mm

- 1 écrou carré M3 5mm

- 1 convertisseur de tension 9V (optionnel)

- Câble USB et câble DC 5,5/2,1

Outils nécessaires :

- Imprimante 3D. J’ai initialement utilisé de l’ASA, puis du PETG renforcé en fibres de carbone qui est nettement plus rigide

- Fer à souder électronique

- Multimètre

- Pince à sertir pour faire la prise JST XH du câble moteur à brancher sur la carte PCB (les câbles fournis sont bien trop longs)

- Ordinateur avec IDE Arduino pour flasher le firmware

Il faut bien lire la doc sur les tensions à appliquer au driver du moteur pas à pas, qui dépendent des caractéristiques de ce dernier.

Finalement, on peut disposer d’un dispositif assez bon marché, comparé aux solutions proposées dans le commerce, qui fonctionne très bien pour un pointage à l’aide de l’astrométrie, avec rotation du champ. Ca permet de refaire exactement le même cadrage d’une nuit sur l’autre.
Testé dans NINA, super efficace ; je n’utilise pas d’autre logiciel d’acquisition, donc pas d’autre retour d’expérience, désolé.

Couplé à un panneau à flat motorisé et informatisé, ça devient ultra puissant, puisqu’on peut changer de cible en cours de nuit, changer l’angle, refaire ses flats pour le nouvel angle et faire une nouvelle acquisition.

J’ai aussi adapté un panneau à flats ASCOM motorisé DIY à mon usage. J’ai encore beaucoup de travail pour le rendre polyvalent pour qu’il s’adapte à des setups variés.

De mon côté, j’ai abordé tout ça en étant ignorant tout de quasi tous les sujets (moteurs stepper, design PCB, tensions Vref, poulies, courroies, roues dentées…), armé de ma seule obstination quasi pathologique.
Et si au final j’ai probablement déjà dépensé autant (sans compter le temps passé) que ce que vaut un rotateur prêt à l’emploi, j’ai appris énormément et pris beaucoup de plaisir à faire fonctionner cette petite bestiole (paraphrasant presque Galilée lors de son premier fonctionnement en situation : « il tourne !!! »).

Désolé pour la longueur du message – beaucoup de choses à dire…

Moteur	17HS08-1004S		17HS4001		Nema36 + Planétaire
Nb dents Poulie	16	20	16	20	20
Couple (N.cm)	144	115	378	302	648
Encombrement	0	0	+ 20mm	+ 20mm	+ 18mm
Nb de pas / degré	80	64	80	64	576
Précision (degré)	1/5	1/4	1/5	1/4	1/36
Précision (arcsec)	720	900	720	900	100
Prix	+	+	+	+	++

On peut faire la version NEMA36 + bague 54mm pour environ 120€ je pense, sans compter l'impression 3D et l'alimentation 12V.

Et tout est dans un dépôt Gihub : m0k2001/astrofieldrotator: DIY Astrophotography Motorized Field Rotator

notamment quelques images et une vidéo avec N.I.N.A.

Depuis le début de la mise en forme de ces infos, ZWO a sorti son rotateur CAA, qui rebat un peu les cartes par son prix plus raisonnable. Pour comparer, rappel de ses caractéristiques :

· 399€

· Couple 25 N.cm

· Précision < 0,1° (< 360 arcsec)

Evidemment pour les possesseurs d’ASIair, la question ne se pose pas ; mais j'ai posté ce message dans la catégorie "Bricoleurs" o:)

Voilà... si questions, n'hésitez pas.

francois58 · 3 juin

Merci pour le partage @m0k2001

gehelem · 3 juin

+1 pour suivre

turboIII · 6 juin

Voilà une façon de partager un projet remarquable.

Compétences

Mr indique partir de zéro mais signale qu'il faut être quelque peu pugnace (pas étonnant). Néanmoins il me semble très méthodique et donc bien organisé pour aboutir à ce projet avec toutes les modifs apportées. Capacité d'analyse.

Descriptif

Mr détaille très largement le projet avec les limitations de chaque option.

Points critiques

Mr en signale plusieurs. Et signale par ex. qu'il vaut mieux partir en PETG voire renforcé aux fibres carbone

Générosité & communication

Mr donne tout

Budget

Montant pas trop élevé (si on ne compte pas l'imprimante 😄😄)

Moi je rajoute que Mr doit gérer des projets dans son job, en tout cas il a ces compétences.

Donc attention touriste s'abstenir

Moi j'aime +100

Je me pose la question d'adaptation à L'ASIAIR, le logiciel Ekos sur un Raspberry PI 5 . Donc probablement adaptation à INDI

bravo pour tout

NOTA : attention le CAA de ZWO ne fonctionne que dans l'environnement ASIAIR.

m0k2001 · 6 juin

Merci beaucoup pour ce commentaire @turboIII. Partager me semble assez logique au sein de cette communauté, aussi généreuse et ouverte.

Merci également pour la précision concernant le CAA, dont je n'avais regardé la fiche technique qu'en diagonale.

Pour l'adaptation à l'ASIair, je ne serai malheureusement d'aucune aide et je ne connaissais pas le logiciel Ekos. Le driver a été fourni par un autre bricoleur (sur scopefocus.info) et je n'ai pas vu de version INDI, de mémoire.

Ca pourrait sûrement être codé par quelqu'un de compétent car quand on voit le sketch Arduino, les infos transmises semblent assez simples.

nico1038 · 6 juin

Il y a 2 heures, turboIII a dit :

NOTA : attention le CAA de ZWO ne fonctionne que dans l'environnement ASIAIR.

C'est plutôt le contraire: le seul rotateur pouvant fonctionner avec l'Asiair est bien le CAA mais ce dernier est en revanche compatible ascom et peut donc être utilisé sans problème à travers d'autres logiciels.

Modifié 6 juin par nico1038

turboIII · 6 juin

Il y a 3 heures, nico1038 a dit :

C'est plutôt le contraire: le seul rotateur pouvant fonctionner avec l'Asiair est bien le CAA mais ce dernier est en revanche compatible ascom et peut donc être utilisé sans problème à travers d'autres logiciels.

OK merci c'est bon à savoir

Astroghost-Francois · 17 août

Merci pour le partage 👍

Astroghost-Francois · 2 septembre

Aurais tu un lien pour les bagues de jonction M42 qui sont de chaque coté stp ?

Toutes mes bagues sont trop larges et ne rentre pas dans le support moteur

m0k2001 · 2 septembre

Bonsoir

J'ai fouillé dans mon historique de commande chez AE et trouvé ça :
Tubes allonge à l'unité

et ça :

Lot de tubes allonge

Astroghost-Francois · 2 septembre

Super ,merci , c'est exactement ce que j'ai commandé ce soir

Astroghost-Francois · 6 septembre

Bonsoir ,

l'application Windows me renvoie une erreur , je pense que j'ai un problème de configuration du step/size

J'ai mis à jour Ascom et Net Framework.

J'utilise le moteur 7HS08-1004S

As tu une idée du problème ?

m0k2001 · 6 septembre

Tu as flashé le sketch avec succès et branché la carte Arduino au PC ?
Vérifie bien le port COM ; si ce n'est pas le bon, la communication avec la carte sera erratique et le programme va renvoyer une erreur.

Astroghost-Francois · 6 septembre

oui , j'ai bien flashé l'arduino.

Quels paramètres dois je inscrire ?

J'ai mis ça mais j'ai cette erreur maintenant

J'ai un coupleur à 20 dents

m0k2001 · 6 septembre

OK. Pour trouver le bon port COM, le plus simple est de débrancher la carte. Aller dans le Setup et voir les ports disponibles.
Puis rebrancher la carte et voir quel est le nouveau port qui a été ajouté.
Ensuite, le problème vient certainement des steps/degree. Tu dois indiquer un nombre entier. La valeur dépend des plusieurs facteurs (nombre de dents de la petite poulie, et moteur NEMA direct VS NEMA avec réducteur à planétaires) ; j'ai tout indiqué dans le tableau récap. Le driver ASCOM doit connaitre cette valeur car ça va déterminer la vitesse de rotation du moteur en fonction de la rotation de champ demandée par le logiciel de capture.
Est-ce que tu as déjà branché un moteur ? Ca n'est pas indispensable pour simuler le fonctionnement, ceci dit.
Envoie moi un peu plus de photos de ton montage pour que je puisse voir où tu en es STP.

Mais déjà, tu peux mettre une valeur dans steps/degree du genre 80 pour tester.

Modifié 6 septembre par m0k2001

Astroghost-Francois · 6 septembre

Oui , je me connecte bien avec le port com dédié , mais si je veux faire un cw par exemple , 'j'ai une erreur

Dans le programme arduino , je dois mettre 20 à Gear ?

ensuite suivant ton tableau , je calcule le nombre de step pour 720 degres , soit pour le 7HS08-1004S 64*720 = 46080

dans le driver ascom je dois saisir 64 ?

m0k2001 · 6 septembre

Si tu n'as pas de réducteur à planétaire, tu dois mettre la constante gear à 1 dans le sketch, mais normalement il n'y a rien à changer d'autre.

Et si ta poulie de NEMA à 20 dents, oui tu dois mettre 64 dans steps/degree dans le logiciel.

Astroghost-Francois · 6 septembre

voici

m0k2001 · 6 septembre

Voici quoi...?

Astroghost-Francois · 6 septembre

la photo 😉

Ça ne fonctionne toujours pas ??

m0k2001 · 6 septembre

J'ai eu ta photo de la carte PCB avec l'arduino dans le précédent message, mais rien d'autre.

m0k2001 · 6 septembre

Je viens de refaire un test avec une carte Arduino neuve.
En mettant gear à 1 dans le sketch et 64 dans le setup du rotateur et ça fonctionne bien pour moi.

Et je viens de comprendre ce qui doit merder. Il ne faut pas appuyer sur CW ou CCW, mais mettre l'angle souhaité dans Move To (Absolute) et appuyer sur "Go".

C'est ça que le logiciel de capture (N.I.N.A dans mon cas) envoie au driver ASCOM pour faire tourner l'animal.

Je te joins une vidéo de capture d'écran.

Astroghost-Francois · 6 septembre

Non , toujours pareil , le logiciel ne veut pas démarrer correctement et affiche une erreur net framework.

As tu eu des retours sur d'autres personnes qui ont réalisé ton rotateur ?

Astroghost-Francois · 6 septembre

Je viens de tester avec mon pc astro , sur lequel tous mes périphériques fonctionne et j'ai le même problème ascom renvoi une erreur " l'index se trouve en dehors des limites du tableau "

m0k2001 · 6 septembre

Tu es le premier à me faire un retour sur la réalisation de ce rotateur, donc non, pas d'autre retour...

Après, l'erreur affichée semble être une erreur générée par C# si j'en crois mes quelques recherches sur le web.
Mais si je comprends bien que ça ne fonctionne pas, je n'ai pas assez de détails pour essayer de comprendre ce qui ne va pas.
Peux-tu me donner le code complet du sketch qui a été téléversé sur la carte, ainsi que les différentes étapes de la connexion / paramétrage du logiciel / moment où l'erreur apparait / code complet de l'erreur ?

Je n'ai jamais rencontré ce type de problème de mon côté, en tout cas.

Est-ce que tu peux tester avec ce sketch (qui fonctionne chez moi) ?

ArduinoRotatorFirmware_ver1008_switch.zip

Astroghost-Francois · 6 septembre

C'est exactement le code qui est présent sur Github.

Quand je lance le soft , je configure le driver ascom , uniquement avec la valeur 64.

Quand je clic sur connect , j'ai l'erreur limite de tableau et ça me bloque tout.

Eventuellement est ce possible de tester des commandes via le terminal série d'arduino ide ? quelles commandes puis je envoyer , car j'ai testé plusieurs commandes suivant le code et ca ne fonctionne pas , ex : #M...

m0k2001 · 6 septembre

Tu as une capture d'écran de l'erreur ?

Qu'est-ce que tu obtiens dans le moniteur série après avoir téléversé le sketch ?

m0k2001 · 6 septembre

Sinon, d'après tes captures d'écran, j'ai l'impression que ça n'est pas la même version du logiciel.
Essaie avec celle que je t'envoie.

Et est-ce que tu as téléchargé et installé ce fichier : RotatorScopefocusServer_ver6_5_7610_24758.zip ?

RotatorControlApp.zip

Astroghost-Francois · 6 septembre

VOICI .

Et sur la console serie :

ASCOM.Arduino.Rotator ver 1.0.0.8

reversed = 0#

Pos = 0

m0k2001 · 6 septembre

J'ai le même retour du moniteur série, donc la carte fonctionne. Sauf que pour Pos j'ai 23040 (le centre de 46080).

D'où une autre idée : dans les paramètres ASCOM, as-tu essayé de renseigner la valeur Set Position à 0 ... avant de connecter la carte ?

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